目錄
上篇無機化學實驗的基本知識和基本操作
第1章 緒論2
1 1無機化學實驗的目的2
1 1 1驗證並鞏固所學重要理論2
1 1 2規範實驗技能,鍛煉綜合能力2
1 1 3培養科學素養2
1 2無機化學實驗的學習方法2
1 2 1預習環節 2
1 2 2實驗環節 3
1 2 3實驗報告環節 3
1 3無機化學實驗規則3
1 4實驗中的安全操作和事故處理4
1 4 1實驗安全操作注意事項4
1 4 2意外事故的緊急處理4
1 4 3常見”三廢”的處理5
第2章 化學實驗室基本知識7
2 1無機化學實驗常用儀器7
2 2化學試劑、實驗室用水、試紙及濾紙13
2 2 1化學試劑的分類與規格13
2 2 2試劑的存放13
2 2 3實驗室用水14
2 2 4試紙14
2 2 5濾紙15
第3章 實驗數據記錄與處理17
3 1數據記錄17
3 2化學計算中的有效數字17
3 3實驗誤差18
3 3 1誤差來源及分類18
3 3 2誤差的表示方法19
3 4實驗數據的表達方法20
3 4 1列表法20
3 4 2圖解法21
3 5實驗報告的撰寫要求及格式22
第4章 無機化學實驗的基本操作27
4 1玻璃儀器的洗滌和乾燥27
4 1 1玻璃儀器的洗滌27
4 1 2玻璃儀器的乾燥28
4 1 3乾燥器的使用30
4 2試劑的取用和溶液配製30
4 2 1固體試劑的取用30
4 2 2液體試劑的取用31
4 2 3溶液的配製32
4 3加熱裝置32
4 3 1酒精燈32
4 3 2酒精噴燈33
4 3 3煤氣燈33
4 3 4電加熱裝置34
4 4加熱操作35
4 4 1直接加熱35
4 4 2間接加熱35
4 4 3液體的加熱37
4 4 4固體的加熱38
4 5稱量的操作38
4 5 1固定質量稱量法39
4 5 2差減稱量法39
4 6量筒、移液管和容量瓶的使用40
4 6 1量筒40
4 6 2移液管40
4 6 3容量瓶41
4 7溶液和沉澱的分離41
4 7 1傾析法41
4 7 2過濾法42
4 7 3離心分離法45
第5章 常用實驗儀器和設備46
5 1天平46
5 1 1託盤天平46
5 1 2電子天平46
5 1 3分析天平47
5 2pH計47
5 2 1測量原理47
5 2 2基本構造及使用方法47
5 3分光光度計49
5 3 1測量原理49
5 3 2基本構造及使用方法49
5 4電導率儀50
5 4 1測量原理50
5 4 2基本構造及使用方法51
5 4 3注意事項52
5 5循環水真空泵52
5 5 1工作原理52
5 5 2使用方法52
下篇無機化學實驗
第6章 無機物的製備和提純56
實驗一基本實驗技能訓練56
實驗二由膽礬精製五水硫酸銅56
實驗三粗食鹽中氯化鈉的提純59
實驗四離子交換法製備純水61
實驗五硫酸亞鐵銨的製備64
實驗六三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的製備66
第7章 基本常數測定69
實驗七分光光度法測定碘酸銅的溶度積常數69
實驗八電導率法測定硫酸鋇的溶度積常數71
實驗九弱酸解離常數的測定73
實驗十分光光度法測定磺基水楊酸銅配合物的組成和穩定常數76
第8章 元素性質實驗79
實驗十一電離平衡79
實驗十二沉澱反應81
實驗十三氧化還原反應84
實驗十四鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇87
實驗十五碳、硅、硼、氮、磷89
實驗十六錫、鉛、銻、鉍94
實驗十七氧、硫、氯、溴、碘97
實驗十八鉻、錳、鐵、鈷、鎳102
實驗十九銅、銀、鋅、鎘、汞108
第9章 綜合性實驗113
實驗二十簡單分子結構與晶體結構模型的製作113
實驗二十一由鉻鐵礦制取重鉻酸鉀115
實驗二十二水熱法製備堿式碳酸鋅及其熱解性質116
實驗二十三由粗鉍直接製備高純氧化鉍119
實驗二十四三氯化六氨合鈷(Ⅲ)的合成與組成測定123
實驗二十五混合負離子的分離與鑒定124
實驗二十六混合正離子的分離與鑒定125
實驗二十七由廢鐵屑製備三氯化鐵試劑125
實驗二十八從印刷電路爛版液中製備硫酸銅126
實驗二十九硫代硫酸鈉的製備127
附錄128
附錄Ⅰ元素的相對原子質量(2015年國際相對原子質量表)128
附錄Ⅱ在不同溫度下飽和水蒸氣的壓力130
附錄Ⅲ弱電解質的電離常數(25℃)130
附錄Ⅳ難溶電解質的溶度積(18~25℃)131
附錄Ⅴ常用酸堿的濃度132
附錄Ⅵ某些試劑的配製132
附錄Ⅶ離子鑒定133
附錄Ⅷ常見沉澱物的pH值144
附錄Ⅸ常見離子和化合物的顏色145
附錄Ⅹ常見物質的俗名和別名150
參考文獻154
前言/序言
前言
《大學無機化學實驗》第一版自2013年出版以來已有10年,在這10年中,我國高等教育教學得到快速發展,教育質量和人才培養質量也相應得到提高。當前,我國高等教育已進入內涵式發展新時期,為適應”雙一流”建設對人才培養在綜合素質、國際視野、科學精神和創業意識、創造能力等方面所提出的新要求,根據制定的《化學類專業本科教學質量國家標準》和《化學類專業化學實驗教學建議內容》,結合近年來對學生的學情分析,筆者對第一版教材進行了修訂。第二版的編寫原則和主要特點體現如下。
(1)注重並強化培養學生的科學精神和綜合素質。實驗課程為學生發現問題、提出問題、解決問題提供了最直接的體驗,創新源於思考,本次修訂將每個實驗項目的思考題前置,並且對思考題也做了增減和修改,以利於引導學生帶著問題預習。與此同時,對基礎訓練層次的實驗項目,在”實驗內容”部分相應增加了對實驗操作或者實驗現象的提問,通過挖掘實驗過程中的科學問題,有利於開展”理論-實踐-理論”的閉環教學,進一步強化學生的思考能力,培養學生的科學精神以及提高其綜合素質與能力。
(2)注重知識的拓展和創新創造能力的培養。教材充其量只是一滴水,教材之外則是浩瀚的海洋。本次修訂對基礎訓練層次的實驗項目新增”課外拓展”板塊,引導學生通過查閱文獻資料討論,或者進行課外實驗探討等多種形式,加強其對理論知識的理解與運用,使其不僅能夠舉一反三,而且可以進一步拓寬知識視野,激發和培養學生的創新創造能力。此外,在”課外拓展”中也涉及課程思政的元素,使得知識在傳承的同時能夠賦予學生新的思考與力量。
(3)推陳出新,優化教材的內容和結構,使其更有利於學生對無機化學實驗的學習與操作。本次修訂包括對實驗項目的編寫結構進行調整、優化,例如將”預習要求”調整至每個實驗開頭部分;將”離子交換法製備純水”的實驗項目調整順序至與混合物提純的其他實驗項目在一起。對第5章 “常用實驗儀器和設備”中的電子天平、pH計、分光光度計等內容進行了與硬件設備一致的同步更新。基於綠色化學的理念,調整了一些有毒有害、對環境影響大的實驗試劑及其用量,例如對第8章 “元素性質實驗”的試劑進行了減量或者替換。此外,對第一版教材中存在的疏漏進行了修改、補充等。
本書編寫工作主要由廣西大學化學化工學院李青雲和王凡完成並最後定稿,參編人員還有韋旭、葉晴嵐、莫利書、覃杏珍、周豔玲、梁信源、宋寶玲、李豔琳等課程團隊成員。在修訂中融合了廣西高等教育本科教學改革工程項目(2021JGB118)的部分研究成果,以及廣西大學化學化工學院化學教研室全體教師的多年教學實踐成果。本次教材修訂獲得廣西大學2022年優質教材倍增計劃項目的資助,在修訂過程中得到廣西大學教務處領導、化學化工學院領導和無機化學前輩教師的指導和支持,同時也聽取了一些兄弟院校相關教師的建議,參考並借鑒了同類優秀教材、著作等相關文獻資料,在此對參與教材建設的所有貢獻者致以衷心的感謝!
由於編者水平和經驗有限,書中難免存在疏漏,敬請同行專家及讀者批評指正。
編者
2023年2月
第一版前言
無機化學課程是化學、化工、製藥材料、輕工等專業的重要基礎課。無機化學實驗的主要任務是通過實驗教學,加深對無機化學中基本理論和元素性質的理解,掌握基礎無機化學實驗的基本操作技能,培養學生嚴謹的科學態度、分析解決問題和創新思維的能力。在以往的教學中,我們發現學生普遍存在著重結果輕過程的現象,實驗中只滿足按教材完成實驗,忽視對實驗過程的分析。事實上,規範而熟練的實驗技能、分析問題和解決問題的能力才是無機化學實驗課程需要培養的重要環節 。為此,我們對傳統實驗內容進行了改革,並編寫了本教材,以適應當前教學時數縮減而又倡導開設綜合性、設計性實驗以培養學生的動手能力和創新精神的形勢。在所編寫的實驗中,我們有意識地安排了一些讓學生通過獨立思考、自行查閱資料、自行設計程序的實驗項目,讓學生能得到較多的訓練和鍛煉。為使實驗報告規範化,還按不同實驗類型編寫了實驗報告格式,按具體開出的實驗選用適當的報告格式。
本教材主要依據我校歷年來的實驗教學實踐並參考國內外理工科實驗教材編寫而成,其中部分實驗融匯了本教研室教師們的研究成果。全書共編入了29個實驗,每個實驗按 3~4 學時安排。在每個實驗的實驗內容前都簡要寫出了實驗原理,安排有學生應從課本中預習的內容。基本操作實驗和基本理論實驗的實驗原理按實驗需要而寫出;元素部分的實驗原理則寫得較為詳細,比教材內容有所擴充,有利於學生通過實驗進一步學習一些元素知識。在操作過程方面,基本操作實驗和基本理論實驗則寫得較詳細,元素部分的實驗操作過程則寫得較簡略,部分內容通過提示引導學生進行思考。這樣將有利於既保證基本理論能掌握住,又有助於培養學生獨立進行實驗操作的能力。在附錄中收集和編寫了一些實用而教材中不易彙集的內容,有助於學生擴展知識面。
本教材是廣西大學立項編寫教材,廣西大學化學化工學院化學教研室的王凡、吳文偉、周豔玲、周立亞、王清、廖森、尹作棟、羅芳光、江麗、劉和清、宋寶玲、陶林、林寶鳳、馬震等參與了本教材的編寫,全書由王凡定稿。在編寫過程中,得到廣西大學教務部門領導、廣西大學化學化工學院領導和各位老師的支持與幫助,同時參閱了有關兄弟院校的教材及相關文獻資料,在此深表謝意!
由於時間緊迫和編者水平有限,書中的缺點和錯誤在所難免,歡迎讀者批評指正。
編寫組
2013 年3月
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